Detail předmětu

Petriho sítě

PES Ak. rok 2014/2015 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Základní koncepty a prostředky popisu diskrétních systémů Petriho sítěmi, klasifikace Petriho sítí, teorie C/E Petriho sítí, metody analýzy C/E Petriho sítí, teorie P/T Petriho sítí, metody analýzy P/T Petriho sítí, jazyky Petriho sítí a problém automatizované syntézy modelů, podtřídy a rozšíření Petriho sítí, barvené Petriho sítě, hierarchické a objektově orientované Petriho sítě, nástroje pro práci s Petriho sítěmi, aplikace.

Garant předmětu

Češka Milan, prof. RNDr., CSc.

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška

Rozsah

Zajišťuje ústav

Ústav inteligentních systémů (UITS)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Získané vědomosti a dovednosti umožní aktivně využívat Petriho sítě a podpůrné počítačové nástroje při modelování, návrhu, verifikaci a implementaci široké třídy systémů. Na základě získaných teoretických znalostí je student schopen přenášet postupy této teorie i do jiných tříd formálních modelů.

Kompetence a schopnosti aplikovat a rozvíjet pokročilé informační technologie založené na vhodných formálních modelech systémů, vytvářet a využívat takové modely a teorie k automatizaci návrhu a verifikaci  implementace počítačových systémů.

Cíle předmětu

Pochopení základních konceptů a metod modelování systémů prostřednictvím Petriho sítí. Zvládnutí teorie Petriho sítí a její aplikace pro modelování, navrhování a verifikaci počítačových systémů. Praktické zvládnutí využívání počítačových nástrojů pro typické aplikace Petriho sítí.

Doporučené prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Základní znalosti z binárních relací, teorie grafů a formálních jazyků včetně konečných a zásobníkových automatů, Turingových strojů, pojmů algoritmické složitosti a a principů počítačového modelování.

Literatura studijní

  • Reisig, W.: Petri Nets, An Introduction, Springer Verlag, 1985. ISBN: 0-387-13723-8
  • Jensen, K.: Coloured Petri Nets, Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use, Springer Verlag, 1993. ISBN: 3-540-60943-1
  • Češka, M.: Petriho sítě, Akad.nakl. CERM, Brno, 1994. ISBN: 8-085-86735-4

Literatura referenční

  • Reisig, W.: Petri Nets, An Introduction, Springer Verlag, 1985. ISBN: 0-387-13723-8
  • Jensen, K.: Coloured Petri Nets, Basic Concepts, Analysis Methods and Practical Use, Springer Verlag, 1993. ISBN: 3-540-60943-1
  • Girault, C., Valk, R.: Petri Nets for Systems Engineering: A Guide to Modeling, Verification, and Applications, Springer Verlag, 2002. ISBN 3-540-41217-4
  • Češka, M.: Petriho sítě, Akad.nakl. CERM, Brno, 1994. ISBN: 8-085-86735-4
  • Desel, J., Reisig, W., Rozenberg, G.: Lectures on Concurrency and Petri Nets, Advances in Petri Nets, Lecture Notes in Computer Science, č. 3098, Springer Verlag, 2004. ISBN 3-540-22261-8

Osnova seminářů

Osnova přednášek:
  1. Úvod, filozofie, historie a aplikace Petriho sítí, pojem sítě a odvozených základních pojmů.
  2. C/E Petriho sítě, případy a kroky, stavový prostor C/E systémů, cyklické a živé C/E systémy, ekvivalence C/E systémů.
  3. Bezkontaktní C/E systémy, komplementace, případové grafy a jejich aplikace pro analýzu C/E systémů.
  4. Procesy C/E systémů, relace podobnosti a její oblasti, výskytové sítě, vlastnosti procesů a jejich kompozice.
  5. Vlastnosti C/E systémů, pojem synchronizační vzdálenosti, speciální synchronizační vzdálenosti, C/E systémy a výroková logika, fakta.
  6. P/T Petriho sítě, definice, evoluční pravidla, stavový prostor, základní problémy analýzy (bezpečnost, omezenost, konzervativnost, živost).
  7. Reprezentace nekonečného stavového prostoru, strom dosažitelných značení, výpočet a využití stromu dosažitelných značení pro analýzu P/T sítí.
  8. Pojem invariantu, P a T invarianty, definice, výpočet a využití invariantu pro analýzu P/T sítí.
  9. Podtřídy a rozšíření P/T sítí, stavové stroje, značené grafy, P/T sítě s volným výběrem, sítě s inhibitory, časované a stochastické Petriho sítě.
  10. Pojem jazyka Petriho sítě, typy jazyků, uzávěrové vlastnosti jazyků Petriho sítí, vztah těchto jazyků k Chomského hierarchii (modelovací schopnost).
  11. Barvené Petriho sítě, základní vyjadřovací prostředky, inskripční jazyk, počítačový nástroj pro práci s těmito sítěmi (CPN Design).
  12. Metody formální analýzy barvených Petriho sítí, výskytový graf, invarianty, využití v analýze systémů.
  13. Hierarchické a objektově orientované Petriho sítě, prostředky hierarchického návrhu, substituce a invokace, začlenění prostředků objektově orientovaného návrhu, PNtalk jako jazyk pro práci s OO Petriho sítěmi.

Osnova ostatní - projekty, práce:
  • Aplikace C/E systémů.
  • Aplikace P/T Petriho sítí.
  • Aplikace barvených Petriho sítí.
  • Aplikace objektově orientovaných Petriho sítí.

Každý projekt zahrnuje návrh netriviálního systému, či části takového systému, popsaného Petriho sítí příslušné třídy, jeho analýzu, simulaci a verifikaci. K vypracování projektů budou použity vhodné počítačové nástroje pro práci s Petriho sítěmi (PESIM, INA, PEP, TimeNET, CPN Design, Maria, PNtalk apod.).

Průběžná kontrola studia

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Kontrolovaná výuka

Písemná půlsemestrální zkouška, průběžná kontrola a hodnocení projektů.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru